RU2554166C1 - Charge-translator in conditionally non-destructive multi-layer shell - Google Patents
Charge-translator in conditionally non-destructive multi-layer shell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554166C1 RU2554166C1 RU2014111768/11A RU2014111768A RU2554166C1 RU 2554166 C1 RU2554166 C1 RU 2554166C1 RU 2014111768/11 A RU2014111768/11 A RU 2014111768/11A RU 2014111768 A RU2014111768 A RU 2014111768A RU 2554166 C1 RU2554166 C1 RU 2554166C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- shell
- explosive
- detonation
- translator
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам и системам бортовой пироавтоматики летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано для трансляции (разведения, размножения) детонационного импульса на расстояние от источника инициирования (средства, системы инициирования) детонации к исполнительным пиротехническим или пиромеханическим устройствам, средствам разделения, метания и т.д.)The invention relates to devices and systems for on-board pyroautomatics of aircraft (LA) and can be used to translate (dilute, multiply) a detonation pulse to a distance from a detonation initiation source (means, initiation system) to pyrotechnic or pyromechanical actuators, separation, throwing and etc.)
Изобретение может применяться также в прострелочно-взрывной аппаратуре для нефтяных, газовых и др. скважин.The invention can also be used in perforated explosive equipment for oil, gas and other wells.
Общеизвестны детонирующие шнуры (ДШ) общего назначения различных марок малой, средней и нормальной мощности, предназначенные для передачи детонационного импульса на расстояние как от средства инициирования к заряду взрывчатого вещества (ВВ), так и между отдельными зарядами ВВ с целью одновременного их подрыва. (Инженерные боеприпасы. Руководство по материальной части и применению. Кн. 1. - М.: Воениздат, 1976; Резка металлов взрывом / А.В. Аттетков, A.M. Гнускин, В.А. Пырьев, Г.Г. Сагиддулин. - М.: СИП РИА, 2000). Отечественные ДШ, используемые для передачи детонации, имеют сердцевину из ТЭНа или гексогена насыпной плотности, покрытую многослойной оплеткой из льняных, хлопчатобумажных, лавсановых и капроновых нитей и пряжи с водоизолирующей мастикой, а у некоторых ДШ - еще и пластикатной оболочкой. Скорость детонации ДШ - 5000÷7000 м/с; масса ВВ на единицу длины шнура колеблется от 5÷6,5 г/м (маломощные ДШ) до 11,5÷14,5 г/м (средней мощности) и даже до 47÷53 г/м (повышенной мощности).It is well known that general-purpose detonating cords (LH) of various grades of small, medium, and normal power are designed to transmit a detonation pulse to a distance both from the means of initiation to the explosive charge (explosive) and between individual explosive charges in order to simultaneously undermine them. (Engineering ammunition. Guidance on material and application.
Недостатками практически всех ДШ, ограничивающими или даже исключающими возможность применения их в системах пироавтоматики ЛА, является излишняя мощность взрыва при детонации с образованием большого количества как газообразных продуктов детонации, так и конденсированной фазы (к-фазы) в виде сажи, копоти, созданием значительных ударных нагрузок на близлежащие узлы, агрегаты, служебную и научную аппаратуру и сам ЛА. Кроме того, ДТП обладают большим разбросом величин скорости детонации и относительно низкой надежностью визуального контроля исправности смонтированной взрывной сети, невозможностью ее инструментальной проверки. Причина - низкая плотность сердцевины из ВВ (практически насыпная плотность) и возможность образования пустот в сердцевине при изготовлении ДТП. Наконец, излишняя гибкость конструкции ДШ усложняет раскладку их и крепление на борту ЛА.The disadvantages of almost all LH, limiting or even excluding the possibility of their use in pyroautomatic systems of aircraft, is the excessive power of the explosion during detonation with the formation of a large number of both gaseous detonation products and the condensed phase (k-phase) in the form of soot, soot, the creation of significant shock loads on nearby nodes, units, office and scientific equipment and the aircraft itself. In addition, accidents have a large spread in the values of the detonation velocity and relatively low reliability of visual monitoring of the health of the mounted explosive network, the impossibility of its instrumental verification. The reason is the low density of the core from the explosive (almost bulk density) and the possibility of the formation of voids in the core during the manufacture of accidents. Finally, the excessive design flexibility of the aircraft complicates their layout and mounting on board the aircraft.
Известны гибкие линейные детонирующие элементы (шнуры, ленты) как на баллиститной основе, например, состав «эластит» (Жегров Е.Ф., Милехин Ю.М., Берковская Е.В. Химия и технология баллиститных порохое, твердых ракетных и специальных топлие. Т. 1 Химия: Монография - М.: РИЦ МГУП им. И. Федорова, 2011.), так и на основе высокодисперсных ВВ (ТЭНа, гексогена или октогена), термоэластопластов и каучуков, например эластичные взрывчатые вещества ЭВВ-22, ЭВВ-1НФ, ЭВВ-2НФ, «Элас-1», «Элас-2» (Котомин А.А. Эластичные взрывчатые материалы // Российский химический журнал, 1997, Т. 41, №4; Ефанов В.В., Моишеев А.А. Основы проектирования детонационных устройств и систем разделения космических аппаратов: Учебное пособие, - М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010), Недостатком гибких линейных детонирующих элементов на основе эластичных взрывчатых веществ, как и детонирующих шнуров, является образование при их срабатывании большого количества продуктов взрыва с увеличенным содержанием к-фазы, сложность монтажа их на объекте из-за высокой гибкости, а также недостаточно высокие эксплуатационные характеристики, такие как термическая стойкость (особенно к низким, отрицательным температурам), радиационная стойкость; гарантийный срок хранения их не превышает пяти лет.Flexible linear detonating elements (cords, ribbons) are known as on a ballistic basis, for example, the composition “elastit” (Zhegrov E.F., Milekhin Yu.M., Berkovskaya E.V. Chemistry and technology of ballistic powder, solid rocket and special fuel oils T. 1 Chemistry: Monograph - M .: RIC MGUP named after I. Fedorov, 2011.), and based on highly dispersed explosives (PETN, RDX or HMX), thermoplastic elastomers and rubbers, for example, explosives EVV-22, EVV -1NF, EVV-2NF, "Elas-1", "Elas-2" (Kotomin A.A. Elastic explosive materials // Russian Chemical Journal , 1997, T. 41, No. 4; Efanov VV, Moisheev AA Fundamentals of the design of detonation devices and separation systems for spacecraft: a Training Manual, - M .: Publishing House MAI-PRINT, 2010), The lack of flexible of linear detonating elements based on elastic explosives, as well as detonating cords, is the formation of a large number of explosion products with an increased content of the k-phase when they are triggered, the difficulty of installing them at the facility due to their high flexibility, and also insufficiently high performance characteristics, such as thermal resistance (especially to low, negative temperatures), radiation resistance; their warranty storage period does not exceed five years.
Известны ударно-волновые трубки - волноводы, входящие в состав так называемых систем инициирования с низкоэнергетическими проводниками импульсов - отечественные системы СИНВ, УНСИ, ЭДЕЛИН, а также системы НОНЕЛЬ фирмы Дино-Нобель, ЭКСЕЛЬ фирмы Ай-Си-Ай, ПРАЙМЕНД фирмы Инсайд-Бикфорд, ДИНАШОК фирмы Динамит Нобель (Граевский М.М. Справочник по электрическому взрыванию зарядов ВВ. Изд. 2-е, перераб и доп.- М.: Рандеву-АМ, 2000,). Пластмассовая многослойная (в системе НОНЕЛЬ - трехслойная) трубка-волновод с наружным диаметром 3,5 мм (для отечественной СИНВ) имеет на внутренней поверхности напыление ВВ с навеской порядка 20 мг/м. Скорость передачи инициирующего импульса составляет около 2000 м/с. При прохождении детонации по тонкому своду ВВ оболочка претерпевает незначительные нагружения главным образом в упругой области деформирования. В результате после срабатывания трубка-волновод сохраняет свою целостность; газообразные продукты детонации оказываются канализованными внутри трубки-волновода. Недостатками таких устройств являются невысокая надежность из-за возможных нарушений сплошности напыления ВВ по всей длине трубки-волновода, использование специального взрывного прибора, дающего высокоэнергетическую искру для задействования трубки-волновода, относительно невысокая жесткость конструкции, невысокий инициирующий импульс и невысокая радиационная и термическая стойкость полимерных материалов трубок-волноводов. Перечисленные характеристики являются важными при использовании данных устройств на борту таких ЛА, как космические аппараты, ракетные блоки.Known shock wave tubes - waveguides that are part of the so-called initiation systems with low-energy pulse conductors - domestic SINV, UNSI, EDELIN systems, as well as NONEL systems from Dino-Nobel, EXEL from IC-Ai, PRIME firm from Inside-Bickford , DYNASHOK company Dynamite Nobel (Graevsky M.M. Handbook for the electric explosion of explosive charges. Ed. 2nd, revised and add. - M .: Rendezvous-AM, 2000,). A plastic multilayer (in the NONEL system - three-layer) waveguide tube with an external diameter of 3.5 mm (for domestic SINV) has an explosive sputtering on the inner surface with a weight of about 20 mg / m. The transmission speed of the initiating pulse is about 2000 m / s. When detonation passes through a thin arch of explosives, the shell undergoes minor stresses mainly in the elastic region of deformation. As a result, after operation, the waveguide tube retains its integrity; gaseous detonation products turn out to be canalized inside the waveguide tube. The disadvantages of such devices are low reliability due to possible violations of the continuity of explosive spraying along the entire length of the waveguide tube, the use of a special explosive device that gives a high-energy spark to activate the waveguide tube, relatively low structural rigidity, low initiating pulse, and low radiation and thermal resistance of polymer materials of waveguide tubes. The listed characteristics are important when using these devices on board such aircraft as spacecraft, rocket blocks.
Вероятность нарушения сплошности ВВ по длине заряда существенно снижена (по сравнению с предыдущим аналогом) в конструкции известного линейного заряда-транслятора детонационных команд с малым побочным бризантным действием (патент Швейцарии 520085 МПК C06C 5/04, опубл. 28.04.1972). Заряд ВВ (гексогена, ТЭНа) размещен в кольцевом канале между наружной и внутренней термопластичными оболочками. Восприимчивость данного устройства к детонации по сравнению с предыдущими описанными конструкциями значительно выше (детонируют от обычных штатных средств инициирования с усилительными зарядами), выше и инициирующий импульс их. Однако остальные недостатки, перечисленные для предыдущих устройств, присущи и им.The probability of breaking the continuity of explosives along the charge length is significantly reduced (compared with the previous analogue) in the construction of the well-known linear charge-translator of detonation commands with low side brisant effect (Swiss patent 520085 IPC C06C 5/04, publ. 04/28/1972). The explosive charge (RDX, TENA) is placed in the annular channel between the outer and inner thermoplastic shells. The susceptibility of this device to detonation is much higher than the previous described designs (detonated from conventional standard means of initiation with amplifying charges), and their initiating impulse is higher. However, the remaining disadvantages listed for previous devices are inherent in them.
Значительное повышение инициирующего импульса и обеспечение достаточной жесткости конструкции достигнуто в известном линейном заряде-трансляторе детонационных команд кольцевого типа (патент RU 2134254 C1, МПК C06C 5/04, опубл. 10.08.1999). Заряд-транслятор состоит из наружной и внутренней коаксиальных оболочек (как правило, металлических), размещенного между ними заряда ВВ (в диаметральном сечении имеет форму кольца), сквозного канала, расположенного по оси заряда, заполняемого малосжимаемой средой (жидкостью), и уплотняющих колпачков. За счет реализации пульсирующей детонации скорость распространения процесса в таком заряде достигает 12000 м/с (для гексогена) и более, а инициирующий импульс возрастает более чем на 30% по сравнению с предыдущим устройством. Недостатки таких зарядов-трансляторов - низкая технологичность процесса их изготовления, особенно зарядов достаточно большой протяженности, сложность в обеспечении постоянства толщины кольца ВВ по всему сечению заряда, исключения появления трещин, разрывов в ВВ при раскладке заряда-транслятора по сложной поверхности, трудность инициирования детонации в кольцевом заряде ВВ через герметизирующий колпачок.A significant increase in the initiating pulse and ensuring sufficient structural rigidity was achieved in the well-known linear charge-translator of detonation ring-type commands (patent RU 2134254 C1, IPC C06C 5/04, published on 08/10/1999). The charge-translator consists of the outer and inner coaxial shells (usually metal), the explosive charge placed between them (in the diametric section has the shape of a ring), a through channel located along the axis of the charge, filled with a low-compressible medium (liquid), and sealing caps. Due to the implementation of pulsating detonation, the propagation velocity of the process in such a charge reaches 12,000 m / s (for RDX) and more, and the initiating pulse increases by more than 30% compared to the previous device. The disadvantages of such translator charges are the low manufacturability of the manufacturing process, especially charges of a sufficiently long extent, the difficulty in ensuring the constancy of the thickness of the explosive ring over the entire cross section of the charge, the exclusion of cracks, breaks in the explosive when the charge-translator is laid out over a complex surface, and the difficulty of initiating detonation in explosive ring charge through the sealing cap.
Известны и широко применяются на практике в системах разделения летательных аппаратов и в прострелочно-взрывной аппаратуре, предназначенной для вскрытия, повышения отдачи и разобщения пластов, ликвидации аварий на нефтяных и газовых скважинах, детонирующие удлиненные заряды (ДУЗы) круглого сечения (без кумулятивной выемки). Конструктивно они представляют собой заряд высокобризантного кристаллического индивидуального взрывчатого вещества (октогена, гексогена, ГНДС и др.) большой плотности, заключенного чаще всего в алюминиевую или медную оболочку (в технической литературе имеет название «труба снаряженная» - ТСн) с надетыми на торцы и обжатыми или посаженными на клей металлическими колпачками (Вспомогательные системы ракетно-космической техники / Под ред. И.В. Тишунина, - М.: Изд-во «Мир», 1970; Резка металлов взрывом / А.В. Аттетков, A.M. Гнускин, В.А. Пырьев, Г.Г. Сагидуллин. - М.: СИП РИА, 2000; ТУ 84-776-78. Заряды детонирующие удлиненные. - введ. 01.01.79, 1978; ТУ 84-07513406-033-94. Заряды ДУЗ. Технические условия - введ. 15.09.95, 1995.) ДУЗы надежно (показатель надежности 0,93 и выше при α=0,95) детонируют от любого штатного средства инициирования или от отрезка другого ДУЗ и передают детонационный импульс на любые расстояния и в любой среде с постоянной скоростью вне зависимости от параметров этой среды.Known and widely used in practice in separation systems for aircraft and in perforating explosive equipment designed to open, increase recovery and separation of layers, to eliminate accidents in oil and gas wells, detonating elongated charges (DUZs) of circular cross section (without cumulative excavation). Structurally, they are a charge of a high-sheen crystalline individual explosive (HMX, RDX, GNDS, etc.) of high density, most often enclosed in an aluminum or copper shell (in the technical literature it is called “curb pipe” - TSN) worn on the ends and crimped or metal caps put on glue (Auxiliary systems of rocket and space technology / Ed. by I.V. Tishunin, - M.: Mir Publishing House, 1970; Metal cutting by explosion / A.V. Attetkov, AM Gnuskin, V .A. Pyryev, G.G. Sagi Ullin. - M.: SIP RIA, 2000; TU 84-776-78. Long detonating charges. - entered 01.01.79, 1978; TU 84-07513406-033-94. DUZ charges. Technical conditions - introduced 15.09. 95, 1995.) Remote sensing devices reliably (reliability index 0.9 3 and higher at α = 0.95) detonate from any standard means of initiation or from a segment of another remote sensing device and transmit the detonation pulse at any distance and in any medium with a constant speed regardless from the parameters of this environment.
Материал оболочки ДУЗ чрезвычайно сильно влияет на его взрывчато-технические характеристики, в первую очередь такие, как давление на внешней поверхности оболочки и скорость разлета осколков оболочки. При прочих равных условиях (один и тот же тип взрывчатого вещества, одинаковый диаметр снаряжения) ДУЗы в алюминиевых оболочках более предпочтительны для решения задач трансляции детонационных команд по сравнению, например, с зарядами в медных оболочках. Объясняется это достаточно просто. ДУЗы в алюминиевых оболочках имеют меньшую плотность ρв взрывчатого вещества (снаряжения), чем аналогичные заряды в медных оболочках. Так, удлиненные заряды с гексогеновым снаряжением, изготавливаемые методом волочения по технологии Военной академии им. Ф.Э. Дзержинского (ныне - Военная академия РВСН им. Петра Великого), имеют плотность ρв=1,54±0,2 г/см3 и ρв=1,72±0,2 г/см3 в алюминиевых и в медных оболочках соответственно. Как известно (Физика взрыва / Под. ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е, переработанное. - В. 2 т. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002), плотность взрывчатого вещества оказывает влияние на такие его параметры, как скорость D детонации и показатель n политропы (часто в литературе называется показателем изоэнтропы или показателем адиабаты расширения продуктов детонации). Так, для расчета скорости детонации и показателя политропы гексогена справедливы формулы:The material of the DUZ shell extremely strongly affects its explosive and technical characteristics, primarily such as the pressure on the outer surface of the shell and the speed of expansion of shell fragments. Ceteris paribus (the same type of explosive, the same diameter of the equipment), remote sensing systems in aluminum shells are more preferable for solving problems of broadcasting detonation commands in comparison with, for example, charges in copper shells. This is explained quite simply. DLDs in aluminum shells have a lower density ρ in explosives (equipment) than similar charges in copper shells. So, elongated charges with RDX equipment, made by drawing by technology of the Military Academy. F.E. Dzerzhinsky (now the Military Academy of the Strategic Missile Forces named after Peter the Great), have a density ρ in = 1.54 ± 0.2 g / cm 3 and ρ in = 1.72 ± 0.2 g / cm 3 in aluminum and copper shells respectively. As is known (Explosion Physics / Ed. By L.P. Orlenko. - Ed. 3rd, revised. - V. 2 vol. - M .: FIZMATLIT, 2002), the density of an explosive has an effect on such parameters, as the detonation velocity D and the polytropic index n (often referred to in the literature as the isentropic index or the adiabatic expansion coefficient of detonation products). So, for calculating the detonation velocity and the polytropic index of RDX, the following formulas are valid:
РостикаRostika
D=7995+3326(ρв-1,6)D = 7995 + 3326 (ρ at -1.6)
или Кукаor cook
D=6080+3250(ρв-1)иD = 6080 + 3250 (ρ in -1) and
n=1,85+1,15ρв/ρмк n = 1,85 + 1,15ρ in / ρ u
где ρмк - плотность монокристалла ВВ; [ρв]=[ρмк]=г/см3.where ρ mc is the density of the explosive single crystal; [ρ in ] = [ρ mk ] = g / cm 3 .
Учитывая, что зависимость n=n(ρв) менее «сильная», чем D=D(ρв), детонационное давление рН (называемое еще давлением Гюгонио), определяемое по очевидной зависимостиGiven that the dependence n = n (ρ in ) is less "strong" than D = D (ρ in ), the detonation pressure p N (also called the Hugoniot pressure), determined by the obvious dependence
для зарядов в алюминиевых оболочках, будет на 18÷20% меньше, чем для аналогичных зарядов в медных оболочках. При этом выигрыш по давлению px на контактной поверхности «ВВ - оболочка», определяемому для случая скользящей детонации расчетным путем решением системы двух очевидных уравненийfor charges in aluminum shells, it will be 18 ÷ 20% less than for similar charges in copper shells. In this case, the pressure gain p x on the “BB - shell" contact surface, which is determined for the case of sliding detonation by calculation by solving a system of two obvious equations
где ux - массовая скорость частиц во фронте ударной волны, ρ0 - плотность материала среды (оболочки ДУЗ); A и m - параметры ударной сжимаемости оболочки в форме Тэта, для зарядов в алюминиевых оболочках составит более 30%. Примерно на такую же величину будет меньше и давление в ударной волне на внешней поверхности алюминиевой оболочки по сравнению с медной оболочкой (при одинаковой их толщине). Соответственно, значительно меньшими будут и скорости разлета осколков алюминиевой оболочки после ее разрушения по сравнению с осколками медной оболочки. По этой причине ДУЗы в алюминиевой оболочке предпочтительнее использовать в качестве трансляторов детонационных команд, чем заряды в медных оболочках, а ДУЗы по ТУ 84-776-78 и ТУ 84-07513406-033.94, изготавливаемые в алюминиевых оболочках, приняты за известные наиболее близкие к заявляемому устройству.where u x is the mass velocity of the particles in the front of the shock wave, ρ 0 is the density of the material of the medium (DZS shell); A and m are the parameters of shock compressibility of the shell in the form of Theta, for charges in aluminum shells it will be more than 30%. The pressure in the shock wave on the outer surface of the aluminum sheath will be less by about the same amount compared to the copper sheath (with the same thickness). Accordingly, the expansion speeds of the fragments of the aluminum shell after its destruction will be significantly lower as compared to the fragments of the copper shell. For this reason, DLDs in an aluminum shell are preferable to use as translators of detonation commands than charges in copper shells, and DLDs in accordance with TU 84-776-78 and TU 84-07513406-033.94, made in aluminum shells, are taken as known closest to the claimed device.
При высокой надежности действия устройству - прототипу присущи серьезные недостатки, ограничивающие его использование в качестве заряда-транслятора детонационных команд в бортовых системах пироавтоматики. Во-первых, оно обладает тем же недостатком, что и ДШ, а именно - образованием при срабатывании большого количества продуктов детонации, содержащих помимо газообразных веществ и к-фазу, и сильное побочное воздействие, ударные нагрузки на близлежащие узлы, агрегаты изделий, служебную и научную аппаратуру. Помимо этого при срабатывании ДУЗ происходит, как указывалось выше, разрушение металлической оболочки с образованием большого количества высокоскоростных осколков; для перехвата и улавливания их требуется установка на борту в зоне раскладки ДУЗ массивных экранов или ловушек, что сильно ухудшает массово-габаритные характеристики как системы трансляции детонационных команд, так и ЛА в целом. Это делает нецелесообразным использование традиционных ДУЗ в качестве трансляторов детонационных команд.With high reliability of the action of the prototype device, serious flaws are inherent that limit its use as a charge-translator of detonation commands in on-board pyroautomatic systems. Firstly, it has the same drawback as LH, namely, the formation, when triggered, of a large number of detonation products containing, in addition to gaseous substances, the k-phase and strong side effects, shock loads on nearby nodes, product assemblies, service and scientific equipment. In addition, when the DLD is triggered, as mentioned above, the destruction of the metal shell with the formation of a large number of high-speed fragments occurs; to intercept and capture them, it is necessary to install massive screens or traps on board in the layout zone of the remote sensing systems, which greatly degrades the mass-dimensional characteristics of both the broadcast system of detonation teams and the aircraft as a whole. This makes it inappropriate to use traditional remote sensing systems as translators of detonation commands.
Техническое решение по предполагаемому изобретению направлено на достижение технического результата, заключающегося в устранении названных недостатков, а именно:The technical solution of the alleged invention is aimed at achieving a technical result, which consists in eliminating the above disadvantages, namely:
- в снижении уровня ударных нагрузок непосредственно в момент и после срабатывания устройства;- in reducing the level of shock loads immediately at the time and after the operation of the device;
- в обеспечении отсутствия в зоне установки заряда продуктов детонации и высокоскоростных металлических осколков.- to ensure the absence in the installation area of the charge of detonation products and high-speed metal fragments.
Указанный технический результат достигается за счет того, что оболочка заряда выполнена многослойной, состоящей из одной, двух или большего числа неметаллических слоев (оболочек) с разными акустическими жесткостями, плотно посаженных (без воздушных зазоров) на детонирующий удлиненный заряд в металлической (например, в алюминиевой) оболочке, при условии что каждый последующий слой при движении ударной волны от оси заряда к периферии более сжимаем, чем предыдущий, с толщинами этих слоев, устанавливаемыми исходя из условия обеспечения минимальной массы и габаритов заряда-транслятора и выполнения условия сохранения сплошности оболочки детонирующего удлиненного заряда рвн≤р1кр, где рвн - давление на внешней поверхности наружной оболочки транслятора; р1кр - критическое давление разрушения оболочки ДУЗ, вытекающего из допущения о П-образном профиле давления в наружном слое (оболочке), чем обеспечивается некоторый запас в искомых толщинах слоев, надеваемых на металлическую оболочку ДУЗ. При этом оптимальная толщина оболочки ДУЗ составляет 0,8÷1,2 мм, а диаметр взрывчатого вещества должен быть больше критического диаметра его детонации. Для улучшения массово-габаритных характеристик заряда снаряжение его может быть выполнено из мелкокристаллического термостойкого взрывчатого вещества пониженной мощности со скоростью детонации, не превышающей 7500 м/с, с высоким, более трех, показателем политропы продуктов детонации и малым критическим диаметром детонации (не более 1,5÷2,0 мм). Колпачки, надеваемые на торцы заряда, снаряжены взрывчатым веществом, составом или взрывчатой композицией из нескольких запрессовок, причем запрессовки с наибольшей плотностью размещены в донной части колпачков.The specified technical result is achieved due to the fact that the shell of the charge is multilayer, consisting of one, two or more non-metallic layers (shells) with different acoustic stiffness, tightly set (without air gaps) on a detonating elongated charge in a metal (for example, in aluminum ) to the shell, provided that each subsequent layer, when the shock wave moves from the axis of the charge to the periphery, is more compressible than the previous one, with the thicknesses of these layers established on the basis of the condition for ensuring mini the smallest mass and dimensions of the charge-translator and the fulfillment of the condition for maintaining the continuity of the shell of the detonating elongated charge p vn ≤ p 1cr , where p vn is the pressure on the outer surface of the outer shell of the translator; p 1cr is the critical pressure of the destruction of the DPS shell, arising from the assumption of a U-shaped pressure profile in the outer layer (shell), which ensures a certain margin in the desired thicknesses of the layers worn on the metal shell of the DPS. In this case, the optimal thickness of the DPS shell is 0.8 ÷ 1.2 mm, and the diameter of the explosive should be greater than the critical diameter of its detonation. To improve the mass-dimensional characteristics of the charge, its equipment can be made of small-crystalline heat-resistant explosive of reduced power with a detonation speed not exceeding 7500 m / s, with a high, more than three, polytropic exponent of detonation products and a small critical detonation diameter (not more than 1, 5 ÷ 2.0 mm). The caps worn on the ends of the charge are equipped with an explosive, composition or explosive composition of several press-fittings, the press-fit with the highest density being placed in the bottom of the caps.
Применение многослойной оболочки в конструкции детонирующего удлиненного заряда при плотной посадке слоев (оболочек) один на другой и с правильным чередованием материалов этих слоев позволяет получить заряд-транслятор, у которого при детонации ВВ внутренняя (алюминиевая) оболочка (оболочка ДУЗ) сохранит свою сплошность, а внешние оболочки при этом могут разрушиться, но с образованием малоскоростных осколков ремнеобразной формы. Продукты детонации будут канализованы оболочкой ДУЗ. Разумное сочетание материалов слоев многослойной оболочки и их толщин способствует минимизации массово-габаритных характеристик устройства. Расчетным путем, решая задачу движения в первом приближении чисто радиальной ударной волны от центра диаметрального сечения ДУЗ к периферии с учетом переходов ее из одной плотной среды (оболочки) в другую, нетрудно установить, что акустические жесткости (произведения ρ0с0, где ρ0 - плотность материала среды, с0 - скорость звука в ней) материалов оболочек должны убывать. Иными словами, каждый последующий слой должен быть более сжимаемым, чем предыдущий. В этом случае при каждом переходе ударной волны из одного слоя в другой ударное давление на его фронте будет скачкообразно падать, что иллюстрируется графиками зависимости р=р(r), где r расстояние от центра заряда в диаметральном его сечении к периферии, представленными на фиг. 1. Критическое давление р1кр разрушения внутренней оболочки (оболочке ДУЗ) на практике определяется экспериментально (так, по нашим данным для ДУЗ в алюминиевой оболочке оно равно 1,77 ГПа, в медной оболочке - 1,96 ГПа).The use of a multilayer shell in the design of an detonating elongated charge with a dense fit of layers (shells) one on top of another and with the correct alternation of materials of these layers allows one to obtain a charge-translator, in which the internal (aluminum) shell (DLD shell) retains its continuity when the detonation is explosive, and the outer shells can be destroyed in this case, but with the formation of low-speed belt-shaped fragments. Detonation products will be channeled by the casing of the SPS. A reasonable combination of materials of the layers of the multilayer shell and their thicknesses helps to minimize the mass-dimensional characteristics of the device. By calculating, solving the problem of motion in the first approximation of a purely radial shock wave from the center of the diametric cross section of the remote sensing system to the periphery, taking into account its transitions from one dense medium (shell) to another, it is easy to establish that acoustic stiffnesses (products ρ 0 с 0 , where ρ 0 - the density of the material of the medium, with 0 - the speed of sound in it) of the shell materials should decrease. In other words, each subsequent layer should be more compressible than the previous one. In this case, at each transition of the shock wave from one layer to another, the shock pressure at its front will drop abruptly, which is illustrated by the graphs p = p (r), where r is the distance from the center of charge in its diametric section to the periphery shown in FIG. 1. The critical pressure p 1cr of the destruction of the inner shell (the shell of the RCS) is determined experimentally in practice (for example, according to our data for the RCS in an aluminum shell it is 1.77 GPa, in a copper shell - 1.96 GPa).
Кривая затухания радиальной ударной волны в оболочке (слое) для случая скользящей детонации с достаточной для практики степенью точности описывается зависимостью вида: рвн/рх=ехр[-а(δ/r0)в] где а, в - эмпирические коэффициенты, полученные по результатам экспериментов (для примера, для подавляющего большинства металлов и сплавов а=0,665; в=0,615).The radial shock wave attenuation curve in the shell (layer) for the case of sliding detonation with a degree of accuracy sufficient for practice is described by a dependence of the form: p vn / p x = exp [-a (δ / r 0 ) c ] where a and b are empirical coefficients, obtained from the results of experiments (for example, for the vast majority of metals and alloys a = 0.665; b = 0.615).
Нетрудно видеть, что наиболее предпочтительный вариант сочетания материалов слоев реализуется в случае, когда давление меняется (см. фиг. 1) по ломаной A-B-C-D-E, менее приемлем вариант: A-B-C-D-F; остальные - не приемлемы. Из реальных доступных конструкционных материалов возможны сочетания материалов: алюминий - фторопласт-4 - кевлар; алюминий - полиуретановый каучук - поливинилхлоридный пластикат и др. При использовании в качестве материалов слоев металлов или их сплавов заряды-трансляторы будут иметь очень большие массы. Понижать диаметр ВВ в ДУЗ ниже критического диаметра детонации нецелесообразно, т.к. при этом снижается надежность возбуждения и распространения детонации в заряде. Оптимальной с точки зрения достаточной степени затухания ударной волны, с одной стороны, и приемлемой массы заряда, с другой стороны, является толщина оболочки ДУЗ, равная 0,8÷1,2 мм.It is easy to see that the most preferable combination of layer materials is realized when the pressure changes (see Fig. 1) along the broken line A-B-C-D-E, the less acceptable option is: A-B-C-D-F; the rest are not acceptable. Of the real available structural materials, combinations of materials are possible: aluminum - fluoroplast-4 - Kevlar; aluminum - polyurethane rubber - polyvinyl chloride plasticate, etc. When using layers of metals or their alloys, translator charges will have very large masses. It is impractical to lower the diameter of explosives in a remote sensing system below the critical diameter of detonation, because this decreases the reliability of the excitation and propagation of detonation in the charge. Optimal from the point of view of a sufficient degree of shock wave attenuation, on the one hand, and an acceptable charge mass, on the other hand, is the thickness of the remote sensing casing equal to 0.8–1.2 mm.
Таким образом, рассматриваемый признак способствует исключению образования при срабатывании заявляемого устройства высокоскоростных металлических осколков оболочки заряда и прорыва продуктов детонации с большим содержанием к-фазы.Thus, the feature under consideration helps to prevent the formation of high-speed metal fragments of the charge shell and the breakthrough of detonation products with a high k-phase content when the inventive device is triggered.
Использование для снаряжения ДУЗ мелкокристаллических термостойких взрывчатых веществ с пониженной по сравнению с октогеном или гексогеном мощностью (скоростью детонации не более 7000÷7500 м/с), с высоким показателем политропы (n=3,2÷3,3) и с малым критическим диаметром детонации (dкp=1,2÷2,0 мм), таких, как, например, ГНДС, ГНС, НТФА и др., позволяет существенно улучшить при прочих равных условиях массово-габаритные характеристики зарядов и устройства в целом.The use of small-crystalline heat-resistant explosives with a reduced power compared to octogen or hexogen (detonation velocity not more than 7000 ÷ 7500 m / s), with a high polytropic index (n = 3.2 ÷ 3.3) and with a small critical diameter detonation (d cr = 1.2 ÷ 2.0 mm), such as, for example, GNDS, GNS, NTFA, etc., can significantly improve, other things being equal, the mass-dimensional characteristics of charges and the device as a whole.
Выполненные авторами тестовые эксперименты показали, что замена гексогена в удлиненном заряде с абсолютно неразрушаемой при взрыве алюминиевой оболочкой при диаметре ВВ, равном 1 мм, на ГНДС позволяет снизить массу заряда на единице его длины в 1,8 раза. Таким образом, рассматриваемый признак способствует улучшению массово-габаритных характеристик заявляемого устройства.The test experiments performed by the authors showed that the replacement of RDX in an elongated charge with an absolutely indestructible aluminum shell with an explosion diameter of 1 mm for explosives with GNPS allows to reduce the charge mass per unit length by 1.8 times. Thus, the feature under consideration contributes to the improvement of the mass-dimensional characteristics of the claimed device.
Снаряжение колпачков взрывчатым веществом или взрывчатым составом в виде нескольких запрессовок, при том что запрессовки с наибольшей плотностью размещены в донной части колпачков, придает колпачкам в отличие от устройства-прототипа помимо защитной функции (защита торцов ДУЗ от высыпания ВВ) функцию усилителя детонационного импульса.Equipping the caps with an explosive or explosive composition in the form of several press-fittings, while the press-fit with the highest density are placed in the bottom of the caps, gives the caps, in contrast to the prototype device, in addition to the protective function (protection of the ends of the remote sensing system from rashing explosives) the function of the detonation pulse amplifier.
Рассматриваемый признак способствует повышению восприимчивости заряда к детонации от штатного средства инициирования без установки дополнительного детонатора, повышению детонационного импульса, передаваемого транслятором исполнительному устройству или механизму. Рассматриваемый признак повышает надежность и стабильность работы заявляемого устройства.The considered feature helps to increase the susceptibility of the charge to detonation from a standard means of initiation without installing an additional detonator, to increase the detonation pulse transmitted by the translator to the actuator or mechanism. The considered sign increases the reliability and stability of the claimed device.
На фиг. 2 изображен пример устройства, поясняющий суть заявляемого решения. На фиг. 1 представлен вариант заряда-транслятора в условно неразрушаемой трехслойной оболочке, где:In FIG. 2 shows an example of a device explaining the essence of the proposed solution. In FIG. 1 shows a variant of a charge-translator in a conditionally indestructible three-layer shell, where:
1 - детонирующий удлиненный заряд;1 - detonating elongated charge;
2 - средний (второй) слой (оболочка);2 - middle (second) layer (shell);
3 - внешний (третий) слой (оболочка);3 - external (third) layer (shell);
4 - колпачок снаряженный;4 - equipped cap;
5 - запрессовка взрывчатого вещества, взрывчатого состава или композиции.5 - pressing in an explosive, explosive composition or composition.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить заряд-транслятор в условно неразрушаемой оболочке, представляющий собой детонирующий удлиненный заряд УЗ-2,86-6,5(22/2)-А-Г (маркировка согласно Техническим условиям Военной академии им. Ф.Э. Дзержинского), на который плотно посажены трубка из вакуумной резины (толщина стенки 2 мм) и поверх ее - полиэтиленовая трубка с толщиной стенки 0,8 мм. Маркировка УЗ-2,86-6,5(22/2)-А-Г расшифровывается следующим образом:An example of a specific implementation of the claimed device can serve as a charge-translator in a conditionally indestructible shell, which is a detonating elongated charge UZ-2.86-6.5 (22/2) -A-G (marking according to the Technical conditions of the F.E. Military Academy Dzerzhinsky), on which a tube of vacuum rubber (
УЗ - удлиненный заряд;Ultrasound - an extended charge;
2,86 - наружный диаметр УЗ, мм;2.86 - the outer diameter of the ultrasound, mm;
6,5 - диаметр трубы-заготовки, набиваемой взрывчатым веществом, мм;6.5 - the diameter of the pipe-workpiece stuffed with explosives, mm;
22/2 - размер (наружный диаметр/толщина стенки) исходной трубы-заготовки до ее перетяжки, мм;22/2 - size (outer diameter / wall thickness) of the original billet pipe to its constriction, mm;
А - материал трубы-заготовки (алюминий);And - the material of the pipe billet (aluminum);
Г - тип взрывчатого вещества (гексоген).G - type of explosive (hexogen).
Характеристики УЗ (ДУЗ): диаметр dв снаряжения (взрывчатого вещества) - 1,02 мм; плотность ρв взрывчатого вещества - 1,52 г/см3 толщина δ1 оболочки УЗ - 0,93 мм. Наружный диаметр заряда-транслятора (в трехслойной оболочке) составляет 8,4 мм; масса его равна примерно 56 г/м. При подрыве заряда внутренняя алюминиевая оболочка ДУЗ остается целой (в слегка раздутом состоянии); надетые на него неметаллические слои (оболочки) разрушены с образованием ремнеобразных фрагментов. Фотография их представлена на фиг. 3.Characteristics of ultrasonic testing (DPS): diameter d in equipment (explosive) - 1.02 mm; the density ρ in the explosive is 1.52 g / cm 3, the thickness δ 1 of the ultrasonic shell is 0.93 mm. The outer diameter of the charge-translator (in a three-layer shell) is 8.4 mm; its mass is approximately 56 g / m. When the charge is undermined, the inner aluminum shell of the DLD remains intact (in a slightly inflated state); non-metallic layers (shells) put on it are destroyed with the formation of belt-like fragments. A photograph of them is shown in FIG. 3.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014111768/11A RU2554166C1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Charge-translator in conditionally non-destructive multi-layer shell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014111768/11A RU2554166C1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Charge-translator in conditionally non-destructive multi-layer shell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2554166C1 true RU2554166C1 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014111768/11A RU2554166C1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Charge-translator in conditionally non-destructive multi-layer shell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2554166C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2633848C1 (en) * | 2016-08-05 | 2017-10-18 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А.Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") | Non-destructible detonation translator |
RU2636069C1 (en) * | 2016-08-05 | 2017-11-20 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А.Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") | Charge-amplifier for detonation translators of aircraft on-board automation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2134254C1 (en) * | 1997-02-05 | 1999-08-10 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого | Linear charge-translator of detonation command of ring type |
RU2144172C1 (en) * | 1998-01-05 | 2000-01-10 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Linear charge |
WO2012077084A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Ael Mining Services Limited | Detonation of explosives |
-
2014
- 2014-03-28 RU RU2014111768/11A patent/RU2554166C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2134254C1 (en) * | 1997-02-05 | 1999-08-10 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого | Linear charge-translator of detonation command of ring type |
RU2144172C1 (en) * | 1998-01-05 | 2000-01-10 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Linear charge |
WO2012077084A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Ael Mining Services Limited | Detonation of explosives |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2633848C1 (en) * | 2016-08-05 | 2017-10-18 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А.Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") | Non-destructible detonation translator |
RU2636069C1 (en) * | 2016-08-05 | 2017-11-20 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А.Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") | Charge-amplifier for detonation translators of aircraft on-board automation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10677572B2 (en) | Perforating systems with insensitive high explosive | |
US10443361B2 (en) | Multi-shot charge for perforating gun | |
US10000994B1 (en) | Multi-shot charge for perforating gun | |
US10746002B2 (en) | Perforating systems with insensitive high explosive | |
US20160161236A1 (en) | Device for the controlled initiation of the deflagration of an explosive charge | |
RU2554166C1 (en) | Charge-translator in conditionally non-destructive multi-layer shell | |
WO2019005243A2 (en) | Modular gradient-free shaped charge | |
Courtney et al. | Note: A table-top blast driven shock tube | |
US20110283872A1 (en) | Downhole severing tool | |
US9371709B2 (en) | Downhole severing tool | |
RU2276318C1 (en) | Lengthened shaped charge | |
Kamarudin et al. | Establishment of shaped charge optimum parameters for small scale hydrodynamic penetration | |
RU2401977C1 (en) | Sandwiched-charge common projectile | |
RU2633848C1 (en) | Non-destructible detonation translator | |
RU2337300C1 (en) | Bursting tubular booster | |
RU2304271C1 (en) | Elongated shaped charge | |
US20180372462A1 (en) | Simultaneous linear initiation mechanism | |
Jaansalu et al. | Fragment velocities from thermobaric explosives in metal cylinders | |
RU2622976C1 (en) | Explosive charge | |
RU2631457C1 (en) | Method for determining critical conditions of destruction of detonating line charges cases and device for its implementation | |
RU2597924C2 (en) | Detonating cord | |
RU2457427C1 (en) | High-explosive or high-explosive fragmentation weapon | |
US10330445B1 (en) | Tunable cylindrical shaped charge | |
RU2595132C1 (en) | Method of making detonating extended charge into metal shell not damaged during explosion | |
GB2569460A (en) | Perforating systems with insensitive high explosive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160329 |